DE3202494A1 - Verfahren zum betreiben einer oder mehrerer magnetischinduktiver messsonden - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer oder mehrerer magnetischinduktiver messsonden

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DE3202494A1
DE3202494A1 DE19823202494 DE3202494A DE3202494A1 DE 3202494 A1 DE3202494 A1 DE 3202494A1 DE 19823202494 DE19823202494 DE 19823202494 DE 3202494 A DE3202494 A DE 3202494A DE 3202494 A1 DE3202494 A1 DE 3202494A1
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Paul 5000 Köln Mähler
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/08Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect
    • G01P5/083Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect by using electronic circuits for measuring the dynamoelectric effect
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
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Description

  • Verfahren zum Betreiben einer oder mehrerer magnetisch-induktiver
  • ~ Meßso-en Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer oder mehrerer magnetisch-induktiver Meßsonden zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit elektrisch leitfähiger strömender Medien mit Je einem metallischen Kern mit einer auf diesem liegenden Wicklung zum Erzeugen eines durch das strömende Medium durchtretenden elektromagnetischen Feldes, und mit Je zwei im Bereich dieses Feldes unter gegenseitigem Abstand in das strömende Medium eintauchenden Elektroden und mit einer an diese angeschlossenen Meßeinrichtung.
  • Meßsonden dieser Art sind bekannt. Ein Beispiel wird in dem DE-Gbm 8 026 844 beschrieben. Bei den Medien, deren Strömungsgeschwindigkeit sie messen, handelt es sich im allgemeinen um Flüssigkeiten, wie Abwässer, basische und saure Laugen oder andere Flüssigkeiten, wie sie in der chemischen Industrie in einer Anlage von einem Ort zu einem anderen" strömen. Zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeiten werden die Meßsonden an einem die Flüssigkeit führenden Rohr, Kanal oder dergleichen angebracht. In diesem erzeugt die Meßsonde ein elektromagnetisches Feld. In diesem verhält sich die Flüssigkeit wie ein sich bewegender elektrischer Leiter.
  • Diese wird mit den beiden in sie eintauchenden Elektroden abgegrS; fen. Die Spannung wird der Meßeinrichtung zugeführt und dort ausgewertet. Die Meßeinrichtung kann in Einheiten der Strömungsgeschwindigkeit geeicht werden.
  • Zum Betrieb der magnetisch-induktiven Meßsonden hat man beim Stand der Technik an deren Wicklungen, im folgenden Geber genannt, eine Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz und Kurvenform angelegt. Die mit den Elektroden abgegriffene Spannung hat man dann, bevor sie der Meßeinrichtung zugeführt wurde, entweder gleichgerichtet und damit einen Mittelwert gebildet oder die Amplituden in gleichen, über Je eine Periode verteilten Zeitabständen ausgetastet. Bei diesem Austasten ging man in der Regel so vor, daß zum Beispiel während der ersten halben Periode ein positiver und während der zweiten halben Periode ein negativer Amplitudenwert getastet wurde. Die absoluten Beträge dieser beiden Amplitudenwerte wurden dann in Jeder Periode addiert.
  • Bei diesen bekannten Verfahren wurde der Geber damit während des gesamten Zeitraumes einer Periode, wenn auch mit veränderlicher Spannung, beaufschlagt. Die mit den Elektroden abgegriffene Spannung wurde weiter gleichmäßig innerhalb Jeder Periode ausgewertet.
  • Daraus ergeben sich beim Stand der Technik mehrere Nachteile: 1. Die für das Betreiben einer Meßsonde erforderliche elektrische Leistung ist verhältnismäßig hoch. Bei tragbaren Geräten mit Batteriespeisung ist dies besonders ungünstig. Auch treten Verluste und damit eine Erwärmung in dem Umformer, der die Batterie- in die Betriebsspannung für die Meßsonde umwandelt, und in dem Geber auf.
  • 2. Die mit niederfrequenten Spannungen betriebenen Meßsonden sind sehr störanfällig. Fremdspannungen, die die Meßeinrichtung beeinflussen können, liegen häufig im niederfrequenten Bereich.
  • Weiter können Flüssigkeiten, deren Strömungsgeschwindigkeit mit einer niederfrequenten Periode schwankt, Meßfehler verursachen.
  • 3. Die Möglichkeit, mehrere Geber im Zeitmultiplexbetrieb aus einer einzigen Spannungsquelle zu speisen und die an den zahlreichen Elektroden abgegriffenen Spannungen einer einzigen Meßeinrichtung zuzuführen, scheidet aus.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Meßsonde so auszubilden, daß die erforderliche Leistung stark herabgesetzt und ein Zeitmultiplexbetrieb möglich wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung vor, daß die Wicklung mit einer Impulsfolge, vorzugsweise Rechteckimpulsen, mit einestellbarer Impulsbreite und einstellbarer Impulsfolgefrequenz beaufschlagt wird.
  • Es leuchtet ein, daß damit die erforderliche Leistung herabgesetzt wird. Schon auf der Geberseite wird die Spannung nur dann zugeführt, wenn sie auf der Seite der Meßeinrichtung von dieser ausgewertet wird. Weiter lassen sich die eher Wicklung bzw. einem Geber zugeführten Impulse in die Lücken zwischen den einem anderen Geber zugeführten Impulsen einspeisen.
  • Sowohl die Impulsbreite als auch die Impulsfolgefrequenz werden vorzugsweise manuell in Stuien verändert. Damit kann die Meßeinrichtung optimal an die Meßautgabe angepaßt werden. Für die Wahl der Impulsbreite und -folgefrequenz können unter anderem folgenden folgende Umstände eine Rolle spielen: Bei Verwendung der Meßsonde in einem Regelkreis mit kurzen Regelzeiten oder bei Flüssigkeiten mit pulsierender Strömungsgeschwin digkeit wird eine kurze Reaktionszeit der Sonde verlangt. Entsprechend wird eine höhere Impulsfolgefrequenz gewählt. Falls jedoch eine niedrige Leistungsaufnahme wichtig ist oder mehrere Geber im Zeitmultiplexbetrieb mit Spannung beaufschlagt schlag werden sollen, wird eine niedrige Impulsfolgefrequenz gewählt.
  • Für die Wahl der Impulsbreite ist unter anderem die Induktivität des Gebers, da diese die Flankensteilheit der Impulse beeinflußt, und die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wichtig. Bei großen Induktivitäten wird man breite Impulse verwenden. Gleiches gilt bei FlUssigkeiten mit geringer Leitfähigkeit. Bei hohen Kapazitäten der Meßleitungen wird man ebenfalls breite Impulse verwenden. Breite Impulse enthalten weniger höherfrequente Spannungsanteile, die bei hohen Leitungskapazitäten nur zu Verlusten führen. Auch bei Flüssigkeiten mit metallisch hoher Leitfähigkeit wird man breite Impulse verwenden, da die Wirbelstromverluste dann aus den gleichen Gründen niedrig liegen.
  • Umgekehrt wird man bei Strömungen mit einem Gehalt von verhältnismäßig großen Feststoffteilchen schmale Impulse verwenden. Beim Anstoßen der Feststoffteilchen an die Elektroden wird deren Gleichspannungspotential sprunghaft geändert. Entsprechend treten starke Schwankungen in der der Meßeinrichtung zugeführten Spannung auf.
  • Die mit schmalen Impulsen erzielbare schnelle Meßwerterfassung verbessert auch den Signal-Stör-Abstand. Dies ergibt sich daraus, daß das Nutzsignal bei schmalen Impulsen einen hohen Anteil von hochfrequenten Schwingungen enthält, während das Störsignal einen großen Anteil von niederfrequenten Schwingungen enthält.
  • DarUber hinaus läßt sich die Amplitude des Nutzsignales dadurch vergrößern, daß man die Amplitude der dem Geber zugeführten Spannung verhältnismäßig hoch wählt, ohne daß dadurch die Leistungsaufnahme und die Verluste im Spannungswandler und im Geber zunehmen. Zu diesem Zweck wird man einfach den Impulsabstand bei Zunahme der Amplitude vergrößern.
  • Die obigen Beispiel zeigen, welche Vorteile die erfindungsgemäß mögliche Änderung von Impulsfolge und -breite bringen. Besondere Vorteile ergeben sich dabei bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Meßsonden mit kleinen metallischen Kernen und damit geringer Induktivität ihrer Geber. Eine solche Meßsonde wird in dem bereits genannten DE-Gbm 8 026 844 beschrieben. Hier ermöglicht die geringe Induktivität des Gebers kurze Stromanstiegszeiten. Dies läßt kurze Impulsbreiten zu. Diese sind wieder, wie oben ausgeführt, bei bestimmten Anwendungen erforderlich. Auch können die Sonden mehrerer Geber zum Beispiel dann von einer einzigen Spannungsquelle im Zeitmultiplexbetrieb gespeist werden, falls bei der Unsymmetrie von Strömungsprofilen ein Mittelwert gebildet werden soll. Die Geber können dabei parallel oder in Reihe geschaltet sein. Die Impulsbreite wird dann entsprechend der Summe der Induktivitäten sämtlicher Geber bestimmt.
  • Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Kurvenverläufe und Schaltungsanordnungen wird die Erfindung nun weiter erläutert.
  • In der Zeichnung ist: Fig, 1 ein Schaubild mit der Darstellung möglicher Impulsformen und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum erfindungsgemäßen Erzeugen der Speisespannung für einen Geber.
  • Zu der in Fig. 1 gezeigten Impulsfolge sei gesagt, daß diese mit der Netzspannung synchronisiert wird, um sich aus der Netzfrequenz ergebende Störungen auszuschalten.
  • Fig. 2 zeigt eine aus logischen Elementen aufgebaute Schaltungsanordnung. In einfacher Weise werden diese vor Ort durch Stecker so miteinander verbunden bzw. verknüpft, daß die gewtinschte Impulsbreite und -iolgefrequenz entsteht. Letzteres geschieht dadurch, daß von einer bestimmten Anzahl X von lückenlos hintereinander entstehenden Impulsen eine Anzahl Y unterdrückt wird.
  • Die in Fig. 1a) gezeigten bipolaren Impulse sind hier in folgender Weise einstellbar: Impulsbreite ImPulsfolgefrequenz 40 ms von 16 Impulsen werden 15 unterdrückt 80 ms von 8 Impulsen werden 7 unterdrückt 160 ms von 4 Impulsen werden 3 unterdrückt 320 ms von 2 Impulsen wird 1 unterdrückt

Claims (5)

  1. PatentansrUche 3 Verfahren zum Betreiben einer oder mehrerer magnetisch-induktiver Meßsonden zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit elektrisch leitfähiger strömender Medien mit Je einem metallischen Kern mit einer auf diesem liegenden Wicklung zum Erzeugen eines durch das strömende Medium durchtretenden elektromagnetischen Feldes, und mit Je zwei im Bereich dieses Feldes unter gegenseitigem Abstand in das strömende Medium eintauchenden Elektroden und mit einer an diese angeschlossenen Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einer Impulsfolge mit einstellbarer Impulsbreite und einstellbarer Impulsfolgeirequenz beaufschlagt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz mit der Netzfrequenz synchronisiert ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite in Stufen mit dem Faktor 2 gesteuert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz in der Weise in Stufen gesteuert wird, daß von sechzehn, acht, vier oder zwei Impulsen Je fUnfzehn, sieben, drei oder ein Impuls unterdrUckt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betreiben von mehr als einer Meßsonde diese im Zeitmultiplexveriahren mit den Impulsfolgen beaufschlagt werden.
DE19823202494 1981-10-07 1982-01-27 Verfahren zum betreiben einer oder mehrerer magnetischinduktiver messsonden Withdrawn DE3202494A1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2597594A1 (fr) * 1986-02-06 1987-10-23 Danfoss As Debitmetre electromagnetique et procede de mesure de debit
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